JP2005337393A - Reduction gear for driving water gate door - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水門扉を駆動する駆動装置に適用される減速機に関する。 The present invention relates to a reduction gear applied to a drive device that drives a sluice door.
河川や水路における水の流れや流量を制御するために用いられる水門扉は、従来は手動によって操作されることが多かったが、近年ではモータを用いた電動式の駆動装置が普及してきている。 In the past, sluice doors used to control the flow and flow rate of water in rivers and waterways were often manually operated, but in recent years, electric drive devices using motors have become widespread.
図7に、この種の水門扉の駆動装置の一例を示す。この駆動装置2は、モータ3の回転を減速機4にて減速し、該減速機4の両サイドに延在させた駆動シャフト6にその減速出力を取り出す構成とされている。駆動シャフト6には、一対のドラムギヤ8が装着されており、該ドラムギヤ8を介して水門扉(図示略)に連結されたロープが巻回されている一対のドラム10がそれぞれ駆動される構成とされている。
FIG. 7 shows an example of this type of sluice door drive device. The drive device 2 is configured to decelerate the rotation of the motor 3 with a speed reducer 4 and extract the speed reduction output to drive shafts 6 extended on both sides of the speed reducer 4. A pair of
図8に示されるように、この種の水門扉の駆動装置に用いる減速機4としては、4段〜5段の平行軸歯車減速機構を用いた構造が用いられていた。これは、用途の特性上、減速機4の減速比として1/500以上、場合によっては1/2500程度までの高い値が求められるためである(例えば特許文献1参照)。なお、図8は、減速機4の上側ケーシング(図示略)を取り除いた状態を平面視したものである。 As shown in FIG. 8, a structure using a 4-stage to 5-stage parallel shaft gear reduction mechanism has been used as the speed reducer 4 used in this kind of sluice door drive device. This is because a high value of 1/500 or more, and in some cases up to about 1/2500 is required as the reduction ratio of the reduction gear 4 due to the characteristics of the application (see, for example, Patent Document 1). FIG. 8 is a plan view of a state in which the upper casing (not shown) of the speed reducer 4 is removed.
この減速機4では、入力軸12、第1〜第3中間軸14、16、18及び出力軸20が水平且つ平行に配置されている。各軸12、14、16、18、20は、平歯車(またはヘリカル歯車)によって構成される第1〜第4ピニオン22、24、26、28及び該第1〜第4ピニオン22、24、26、28とそれぞれ噛合する第1〜第4ギヤ30、32、34、36によって順次連結されている。
In the speed reducer 4, the
なお、図の符号37は下側ケーシング、12A、14A、16A、18A、20Aは、それぞれ入力軸12、第1〜第3中間軸14、16、18、出力軸20を受ける軸受孔である。
しかしながら、このような平行軸歯車減速機構を用いた構造は、1/500以上の減速比を必要とする水門扉の駆動装置に用いる減速機の構造としては、大きく且つ重くなり易いという問題があった。 However, the structure using such a parallel shaft gear reduction mechanism has a problem that the structure of the reduction gear used for a sluice door drive device that requires a reduction ratio of 1/500 or more tends to be large and heavy. It was.
また、このように4段〜5段の平行軸歯車を配置する場合、ケーシングへの組み込みという製造上の要請から、各軸は、水平に並べられることが多い。これは、上述の例のように、ケーシングを水平な分割線に沿って上側ケーシングと下側ケーシング37とに分割し、下側ケーシング37に形成された半円状の軸受孔12A〜20Aに各軸12〜20を「載置」し、この状態で、同じく対応する半円状の軸受孔(図示略)が形成された上側ケーシングを被せると、各軸12〜20の組み込みが容易に行えるためである。そのため、とりわけこの製造方法によって製造された減速機の場合、該減速機の幅方向の長さWが大きくなってしまい易いという問題があった。
In addition, when four to five parallel shaft gears are arranged in this way, the shafts are often arranged horizontally because of the manufacturing requirement of incorporation into the casing. This is because the casing is divided into an upper casing and a
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、必要な減速比を2段〜3段程度の減速機構で構成することができ、コンパクトで、且つ効率が犠牲にならない水門扉の駆動用減速機を提供することその課題としている。 The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and a required reduction ratio can be constituted by a reduction mechanism of about two to three stages, which is compact and sacrifices efficiency. An object of the present invention is to provide a speed reducer for driving a sluice gate that does not become a problem.
本発明は、水門扉を開閉駆動する駆動装置の減速機において、外歯歯車と、該外歯歯車と僅少の歯数差を有し、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転成分を出力として取り出す内接噛合遊星歯車機構の減速部であって、その駆動効率が86%以上の第1の減速部と、該第1減速部の出力部材と連結された入力軸と、前記水門を駆動する減速機出力軸を有する平行軸歯車機構の第2の減速部と、を備えたことにより、上記課題を解決したものである。 The present invention relates to a reduction gear for a drive device that opens and closes a sluice door, an external gear, an internal gear that has a slight difference in the number of teeth from the external gear, and the external gear meshes internally. A reduction gear part of an intermeshing planetary gear mechanism for taking out the relative rotational component between the external gear and the internal gear as an output, the first reduction part having a drive efficiency of 86% or more, and the first reduction part An input shaft connected to an output member of one speed reduction portion and a second speed reduction portion of a parallel shaft gear mechanism having a speed reducer output shaft for driving the water gate, thereby solving the above-mentioned problem. is there.
本発明においては、水門扉の駆動用減速機として、内接噛合遊星歯車機構であってその駆動効率が86%以上の第1減速部と、平行軸歯車機構の第2減速部とで構成するようにした。内接噛合遊星歯車機構は、外歯歯車と、該外歯歯車と僅少の歯数差を有し該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転成分を出力として取り出すもので、1段で数十〜百数十という大きな減速比を得ることができる。そのため全体で2段〜3段程度の減速段で水門扉の駆動用減速機として必要な減速比を得ることができる。 In the present invention, as a drive speed reducer for a sluice gate, an intermeshing planetary gear mechanism having a driving efficiency of 86% or more and a second speed reduction part of a parallel shaft gear mechanism is configured. I did it. An internal meshing planetary gear mechanism includes an external gear, and an internal gear that has a slight difference in the number of teeth from the external gear and that meshes with the external gear, and the external gear and the internal gear It takes out the relative rotation component with the gear as an output, and a large reduction ratio of several tens to several hundreds can be obtained in one stage. Therefore, a reduction ratio required as a drive speed reducer for a sluice door can be obtained with a total of about 2 to 3 reduction stages.
また、後述するように、内接噛合遊星歯車機構は、相応の工夫を施すことにより、比較的容易に駆動効率の高い減速機構とすることができる。そのため、全体として軽量・コンパクトで且つ駆動効率の高い減速機を得ることができる。 Further, as will be described later, the intermeshing planetary gear mechanism can be made a reduction mechanism with high driving efficiency relatively easily by applying appropriate measures. For this reason, it is possible to obtain a reduction gear that is light and compact as a whole and has high driving efficiency.
さらには、第2減速部として減速比の設定等の自由度が高い平行軸歯車機構を組み合わせるようにしてあるため、さまざまな水門扉に対して最適な減速比およびトルクに調整するのが容易である。 Furthermore, since a parallel shaft gear mechanism having a high degree of freedom such as setting of the reduction ratio is combined as the second reduction part, it is easy to adjust the optimum reduction ratio and torque for various sluice doors. is there.
水門扉を駆動するために用いる減速機として、より軽量且つコンパクトで、高い駆動効率を維持することできる減速機を提供することができる。 As a speed reducer used for driving the sluice gate, a speed reducer that is lighter and more compact and can maintain high driving efficiency can be provided.
以下図面に基づいて、本発明の実施形態の一例に係る水門扉の駆動用減速機が適用された水門扉の駆動装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a sluice door drive apparatus to which a sluice door drive speed reducer according to an example of an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、当該駆動装置Dの概略構成図である。この駆動装置Dは、モータ38と、当該モータ38の回転を減速する減速機40と、該減速機40の出力軸(図1においては一方側のみ図示)42と連結されたドラム44と、水門扉46に連結され、該ドラム44の回転によってワイヤロープ48を介して上下動可能とされたシーブ50とから主に構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the driving device D. The driving device D includes a motor 38, a
前記モータ38の出力軸38Aは、カップリング52を介して減速機40と連結されている。減速機40は、図2及び図3に示されるように、その初段に内接噛合遊星歯車機構の第1減速部40Aを有する。この第1変速部40Aの構成については後に詳述する。
The output shaft 38 </ b> A of the motor 38 is connected to the
第1減速部40Aの出力軸(図2、図3では図示略:後述)は、取付フランジ52を介して第2減速部40Bの入力軸を構成する第1中間軸54(図3参照)と連結されている。第2減速部40Bは、この実施形態では、該第1中間軸54のほかに第2中間軸56及び前記減速機40の出力軸42を備え、図示せぬヘリカルピニオン及びヘリカルギヤの組合せにより2段の減速を行うヘリカル平行軸歯車機構を構成している。
An output shaft (not shown in FIGS. 2 and 3; described later) of the
図1に戻って、出力軸42は、カップリング57、駆動シャフト58を介して水門扉46をワイヤ駆動するための前記ドラム44と連結されている。
Returning to FIG. 1, the
図4に第1減速部40Aの詳細構成を示す。なお、図5は図4の矢視V−V線に沿う断面図である。 FIG. 4 shows a detailed configuration of the first reduction part 40A. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG.
この第1減速部40Aは、外歯歯車60、該外歯歯車60と僅少の歯数差を有し、該外歯歯車60が内接噛合する内歯歯車62を備える、いわゆる内接噛合遊星歯車機構の減速構造が採用されている。外歯歯車60が(180度位相をずらして)軸方向に2枚配置されているのは、容量の増大を図ったためである。
The first
この実施形態では、内歯歯車62がケーシング63と一体化して固定されており、出力としての外歯歯車60と内歯歯車62の相対回転成分が、外歯歯車60側から出力される構成とされている。外歯歯車60の歯数は、この実施形態では78、内歯歯車62の歯数は80であり、両者60、62の歯数は僅少の歯数差(この例では2)に設定されている。なお、「僅少の歯数差」とは、6以下をいう。内歯歯車62の内歯62Aは、この実施形態ではローラピンによって構成されている。
In this embodiment, the
この第1減速部40Aの駆動効率、即ち、(実出力トルク)/(実入力トルク×減速比)は、以下のような構成が採用されることにより、約90%程度(>86%)が確保されている。
The drive efficiency of the
すなわち、この実施形態に係る第1減速部40は、前記外歯歯車60及び内歯歯車62のほか、入力軸64、偏心体66を有する3本の偏心体軸68、及び外歯歯車60の両側に配置された第1、第2支持ブロック76、78を主な構成要素として備える。
That is, the
入力軸64は、カップリング52(図1参照)によりモータ38の出力軸38Aと連結され、第1減速部40Aの半径方向中央に配置されている。入力軸64の先端には、ピニオン64Aが一体的に形成されている。
The
ピニオン64Aは、3本の偏心体軸68にそれぞれ組み込まれた伝動歯車70と噛合しており、該ピニオン64Aの回転によって伝動歯車70を介して該3本の偏心体軸68が同時に従動回転可能である。
The
偏心体軸68は、外歯歯車60を偏心回転させるための偏心体66をそれぞれ有し、入力軸64と平行に配置されている。各偏心体軸68は、偏心体軸ベアリング74を介して外歯歯車60の両側に配置された前記第1、第2支持ブロック76、78に回転自在に両持ち支持されている。偏心体軸68に一体的に装着された偏心体66は、偏心体ベアリング80を介して外歯歯車60の偏心体軸孔60Aと嵌合している。各偏心体軸68の偏心体66は、その偏心位相が揃えられている。このため、偏心体軸68が回転して偏心体66が偏心回転することにより、外歯歯車60を該偏心体66の偏心位相の回転に追従させる態様で内歯歯車62に内接しながら揺動回転させることが可能である。
The
各偏心体軸68を回転自在に支持している第1、第2支持ブロック76、78は、ブロックベアリング82を介してケーシング63に回転自在に支持されている。また、第1、第2支持ブロック76、78は、それぞれキャリヤピン86(及びボルト84)を介して連結され、相互に一体化されている。
The first and second support blocks 76 and 78 that rotatably support the
第1、第2支持ブロック76、78は、第1減速部40Aの出力部材に相当しており、取付フランジ59を介して第2減速部40Bの前記第1中間軸54とボルト84を介して連結されている。
The first and second support blocks 76 and 78 correspond to an output member of the first
次に、この駆動装置Dの作用を説明する。 Next, the operation of the drive device D will be described.
モータ38のモータ軸38Aが回転すると、カップリング52を介して減速機40の第1減速部40Aの入力軸64が回転する。
When the motor shaft 38 </ b> A of the motor 38 rotates, the
入力軸64が回転すると、該入力軸64と噛合している伝動歯車70を介して3本の偏心体軸68が同時に減速回転し、それぞれの偏心体軸68に一体的に装着されている偏心体66が同位相で回転する。この結果、外歯歯車60が内歯歯車62に内接しながら揺動回転する。内歯歯車62はケーシング63と一体化され、固定された状態にあるため、入力軸64が1回転すると偏心体66を介して外歯歯車60側が揺動回転し、該外歯歯車60と内歯歯車62の噛合位置が順次ずれて1回転する。このとき、外歯歯車60は内歯歯車62よりも歯数が2だけ少ないため、固定状態にある内歯歯車62に対して2/(外歯歯車60の歯数)、すなわちこの実施形態の場合2/80に相当する分だけ位相がずれる(自転する)ことになる。そのため、偏心体軸68が該自転成分に相当する速度で入力軸64の回りを公転することになり、該偏心体軸68を支持している第1、第2支持ブロック76、78が当該公転速度に相当する速度で回転する。第1、第2支持ブロック76、78は、キャリヤピン86を介して相互に連結されており、第2支持ブロック78が第2減速部40Bの入力軸である第1中間軸54と取付フランジ59を介して連結されているため、第1、第2支持ブロック76、78の回転はそのまま第2減速部40Bの第1中間軸54に伝達される。第2減速部40Bでは、この第1中間軸54の回転を更に2段減速し、出力軸42から出力する。出力軸42が回転すると、カップリング57を介して駆動シャフト58が回転し、ドラム44が回転する。この結果ワイヤ48を介して水門扉46に固定されたシーブ50が回転し、当該シーブ50の上下動と共に水門扉46が上下動(開閉)する。
When the
この実施形態における第1減速部40Aは、外歯歯車60の両側に第1、第2支持ブロック76、78を有し、3本の偏心体軸68をこの第1、第2支持ブロック76、78によって両持ち支持するようにしているため、支持剛性が高く、外歯歯車60を安定した状態で揺動回転させることができる。また、各偏心体軸68は第1、第2支持ブロック76、78に偏心体軸ベアリング74を介して支持されており、且つ、各偏心体66と外歯歯車60も偏心体ベアリング80を介して互いに嵌合している。そのため、各要素は極めて円滑に回転することができ、この結果、この第1減速部40A に於ける部分の駆動効率を90%以上にまで高めることができている。ヘリカル平行軸歯車構造の第2減速部40Bは、もともと第1減速部40Aよりも高い駆動効率を容易に実現できるため、この減速機40は、結果として非常に高い駆動効率を確保できる。
The first
尤も、本発明においては、内接噛合遊星歯車構造の具体的な構成については特にこの構成に限定されない。要は、結果として86%以上の高い駆動効率が確保されればよい。例えば、図示はしないが、内接噛合遊星歯車構造として、外歯歯車に形成した貫通孔に遊嵌する内ピンから出力を取り出す、いわゆる内ピン取りだしタイプの内接噛合遊星歯車構造を採用した場合には、該内ピンと貫通孔との摺動抵抗を小さくするべく、内ピンの周りに内ローラを配置するのは駆動効率を高める手法として有効である。また、外歯歯車の歯面を鏡面仕上げする等の方法も、駆動効率を高める手法として有効である。なお、86%以上という効率は、水門扉46を合理的な容量の駆動源(モータ等)で駆動するために必要な効率である。 However, in the present invention, the specific configuration of the intermeshing planetary gear structure is not particularly limited to this configuration. In short, it is only necessary to ensure a high driving efficiency of 86% or more as a result. For example, although not shown, when an internal mesh planetary gear structure of a so-called internal pin take-out type that takes out output from an internal pin loosely fitted in a through hole formed in an external gear is adopted as the internal mesh planetary gear structure. In order to reduce the sliding resistance between the inner pin and the through hole, it is effective as a method for increasing the driving efficiency to arrange the inner roller around the inner pin. Further, a method of mirror-finishing the tooth surface of the external gear is also effective as a method for improving the driving efficiency. The efficiency of 86% or more is an efficiency necessary for driving the sluice door 46 with a drive source (motor or the like) having a reasonable capacity.
また、本発明における内接噛合遊星歯車構造の中には、外歯歯車が半径方向に変形可能な素材で形成されており、該外歯歯車の変形位置(内歯歯車との噛合位置)を順次回転させることによって、外歯歯車と内歯歯車の相対回転出力を得る構成も含まれる。このタイプは、いわゆる「撓み噛み合い式の内接噛合遊星歯車構造」と称されるもので、同様に外歯歯車と内歯歯車の(歯数差/外歯歯車の歯数)に依存する減速比を得ることができる。 Further, in the internal meshing planetary gear structure according to the present invention, the external gear is formed of a material that can be deformed in the radial direction, and the deformation position of the external gear (meshing position with the internal gear) is determined. A configuration in which a relative rotational output between the external gear and the internal gear is obtained by sequentially rotating is also included. This type is a so-called “flexion-meshing internal meshing planetary gear structure”. Similarly, the speed reduction depends on the difference between the external gear and the internal gear (the difference in the number of teeth / the number of teeth of the external gear). A ratio can be obtained.
また、上記実施形態においては、外歯歯車と内歯歯車の歯数差を「2」に設定した例が示されていたが、本発明においては、例えば図6に示されるように、歯数差が1に設定されている内接噛合遊星歯車構造の場合であっても、適用可能である。歯数差が1の第1減速部は、歯数差2の第1減速部に対し、効率は若干低下するが、減速比は2倍の値を確保できる。逆に歯数差を3以上に設定したときは、歯数差が2の場合に比べて得られる減速比は小さくなるが、効率をより高めることができる。なお、図6におけるその他の構成については、先の実施形態と同様であるため、図中において同一又は類似する部分に下2桁が同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。 In the above embodiment, an example in which the difference in the number of teeth between the external gear and the internal gear is set to “2” is shown. However, in the present invention, for example, as shown in FIG. Even in the case of an intermeshing planetary gear structure in which the difference is set to 1, it is applicable. Although the efficiency of the first speed reduction part with a tooth number difference of 1 is slightly lower than that of the first speed reduction part with a tooth number difference of 2, the reduction ratio can be doubled. Conversely, when the difference in the number of teeth is set to 3 or more, the speed reduction ratio obtained is smaller than that in the case where the difference in the number of teeth is 2, but the efficiency can be further increased. Since the other configurations in FIG. 6 are the same as those in the previous embodiment, the same or similar parts in the figure are given the same reference numerals in the last two digits, and redundant description is omitted.
本発明は、水門扉を駆動するための駆動装置に使用する減速機に適用可能である。 The present invention is applicable to a speed reducer used in a drive device for driving a sluice door.
D…駆動装置
38…モータ
40…減速機
40A…第1減速部
40B…第2減速部
42…出力軸
44…ドラム
46…水門扉
48…ワイヤロープ
50…シーブ
52…カップリング
54…第1中間軸
56…第2中間軸
58…駆動シャフト
60…外歯歯車
62…内歯歯車
64…入力軸
68…偏心体軸
70…伝動歯車
72…偏心体
74…偏心体ベアリング
76…第1支持ブロック
78…第2支持ブロック
80…偏心体ベアリング
82…ブロックベアリング
84…ボルト
D ... Drive device 38 ...
Claims (3)
外歯歯車と、該外歯歯車と僅少の歯数差を有し該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転成分を出力として取り出す内接噛合遊星歯車機構の減速部であって、その駆動効率が86%以上の第1の減速部と、
該第1の減速部の出力部材と連結された入力軸と、前記水門扉を駆動する減速機出力軸とを有する平行軸歯車機構の第2の減速部と、
を備えたことを特徴とする水門扉の駆動用減速機。 In the reducer used in the drive device that drives the sluice gate,
An external gear, and an internal gear that has a slight difference in the number of teeth from the external gear and that is internally meshed with the external gear, and outputs a relative rotational component between the external gear and the internal gear. A first reduction gear portion having a driving efficiency of 86% or more, which is a reduction gear portion of the intermeshing planetary gear mechanism to be taken out as
A second reduction part of a parallel shaft gear mechanism having an input shaft connected to the output member of the first reduction part and a reduction gear output shaft for driving the water gate;
A sluice door drive speed reducer characterized by comprising:
前記第1の減速部が、
入力軸と、
前記外歯歯車を偏心回転させる偏心体をそれぞれ備え、前記入力軸の回転によって従動回転する複数の偏心体軸と、
前記外歯歯車の軸方向両側に回転自在にそれぞれ配置され、前記偏心体軸を回転自在に両持ち支持すると共に、前記外歯歯車を貫通するキャリヤ体を介して互いに連結された第1、第2支持ブロックとを備え、
該第1、第2支持ブロックが出力部材とされた構成の減速部である水門扉の駆動用減速機。 In claim 1,
The first reduction part is
An input shaft;
A plurality of eccentric body shafts each including an eccentric body that eccentrically rotates the external gear, and rotated by the rotation of the input shaft;
First and second, which are rotatably arranged on both sides in the axial direction of the external gear, respectively support the eccentric body shaft rotatably, and are connected to each other via a carrier body penetrating the external gear. 2 support blocks,
A speed reducer for driving a sluice door, which is a speed reducing portion having a configuration in which the first and second support blocks are output members.
前記外歯歯車と内歯歯車との前記歯数差が2である、水門扉の駆動用減速機。 In claim 1 or 2,
A speed reducer for driving a sluice door, wherein the difference in the number of teeth between the external gear and the internal gear is two.
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Cited By (2)
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JP2007292248A (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Inscribed meshing type planetary gear unit |
JP7397539B2 (en) | 2018-10-25 | 2023-12-13 | 株式会社ユーテック | reduction gear |
-
2004
- 2004-05-27 JP JP2004157712A patent/JP2005337393A/en active Pending
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